[发明专利]集成波长锁定器

说明书

描述了包括不对称Mach‑Zehnder干涉仪(AMZI)和相关检测器的集成波长锁定器的各种配置。各种实施例通过使用AMZI中的主动调谐元件以实现具有高锁定灵敏度的操作位置、使用相干接收机来降低锁定灵敏度的频率依赖性和/或使用温度传感器和/或张力计来计算地校正温度或张力改变的影响来提供改进的波长锁定精度。

优先权

本申请要求于2016年10月10日提交的美国临时申请序列号62/406,351和2017年8月29日提交的美国申请序列号15/689,319、15/和15/的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及用于光子集成电路(PIC)的波长锁定器，更具体地涉及集成波长锁定器。

背景技术

光通信链路通常需要指定网格内的光波长对准。为此目的，已经使用体光学或光纤耦合的单标准具外部波长锁定器来提供波长参考；然而，这些外部锁定器往往是昂贵的，具有大的体积(例如，大于100mm³)，并且限制了PIC的架构。在晶圆级芯片上制造的集成波长锁定器是非常期望的，因为它们需要更少的体积，可以以高容量低成本与其他集成的光子组件一起被制造，并且使能更多功率效率的PIC的功能架构。然而，传统的集成波长锁定器的性能对于许多产品来说是不够的。例如，制造改变可以降低锁定灵敏度和/或其可预测性，并且制造后施加的温度波动和张力可以降低锁定精度。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种波长锁定系统，包括：集成光子电路PIC，其包括可调谐光源，以及波长锁定器，包括具有输出耦合器的非对称Mach-Zehnder干涉仪AMZI，所述输出耦合器具有多个输出端口、并且在所述多个输出端口处放置的多个相应的光检测器，所述多个相应的光检测器用于当光从所述光源被耦合到所述AMZI中时测量离开所述多个输出端口的相应光学干涉信号，其中所述输出耦合器和多个所述光检测器被配置为相干接收机，其中在被干涉以形成光学干涉信号的两个信号之间由所述输出耦合器施加的相对相移在所述输出端口中的至少两个输出端口之间相差不是180°的倍数的值；存储器，存储与所述光源的指定的锁定频率相关联的一个或多个目标滤波器参数；以及电子处理电路装置，被配置为从所测量的所述光学干涉信号计算一个或多个滤波器参数，并且调谐所述光源的频率，直到一个或多个计算的滤波器参数与所述一个或多个目标滤波器参数相匹配。

根据本公开的第二方面，提供了一种使用包括AMZI和输出耦合器的集成波长锁定器来锁定光子集成电路的光源的频率的方法。该方法包括：在所述AMZI的输入处，将光从所述光源耦合到所述AMZI中；在所述AMZI的输出处，测量各自从两个信号的干涉得到的多个光学干涉信号，其中在两个干涉信号之间由所述输出耦合器施加的相对相移在所述光学干涉信号中的至少两个光学干涉信号之间相差不是180度的倍数的值；从所测量的所述光学干涉信号来确定一个或多个滤波器参数；以及调谐所述光源的频率，直到所确定的所述一个或多个滤波器参数匹配与指定的锁定频率相关联的一个或多个对应的存储的目标滤波器参数。

根据本公开的第三方面，提供了一种制造多芯片集成波长锁定器模块的方法，该方法包括：在半导体衬底上，创建包括可调谐光源和波长锁定器的光子集成电路PIC，所述波长锁定器包括具有输出耦合器的非对称Mach-Zehnder干涉仪AMZI，所述输出耦合器具有多个输出端口、和在所述多个输出端口处放置的多个相应的光检测器，所述多个相应的光检测器用于当光从光源耦合到AMZI中时测量离开所述多个输出端口的相应光学干涉信号，其中所述输出耦合器和所述多个光检测器被配置为相干接收机，其中在被干涉以形成所述光学干涉信号的两个信号之间由所述输出耦合器施加的相对相移在所述输出端口中的至少两个输出端口之间相差不是180°的倍数的值；创建包括存储器和处理电路装置的电子控制芯片，所述电子控制芯片被配置为从所测量的所述光学干涉信号计算滤波器相位并调谐所述光源的频率，直到所计算的所述滤波器相位与对应于指定的锁定频率的目标滤波器相位匹配；以及将所述PIC和所述电子控制芯片结合到公共基板上，以形成所述多芯片集成波长锁定器模块。